此題與“韓信點兵”一樣,存在著無限多組解。現(xiàn)在來求最小正整數(shù)解,這類問題一般都是這樣的:
設N是最初的椰子數(shù),F(xiàn)是天亮后最末一次分配時每名水手所分到的椰子數(shù),于是可列出下面的方程組:
化簡后可得到:
1024N=15625F+11529
對于上述不定方程的常規(guī)解法有參數(shù)法、連分數(shù)法或者具有我國民族特色的大衍求一術等,不過解起這個問題來都比較復雜繁難。
由于椰子數(shù)N曾被連續(xù)六次分成五堆,因此如果某數(shù)是該方程的一個解時,則把此數(shù)加上56(56=15,625)后顯然仍舊是方程的解。一般人解不定方程應用題,總是設法求出它的正整數(shù)解,可是懷德海教授卻與眾不同,他的想法極為異乎尋常,他先請負整數(shù)來幫忙,當求出特解之后,再“讓位”給正整數(shù)。
設想方程的右邊,當F=-11時,代入原方程1024N=15625F+11529,將得到1024N=-4096,所以N=-4,既然一4是這個不定方程的一個“特解”,則-4+56仍是該方程的解,于是就求出本題的椰子數(shù)應是:
-44+15625=15621(只)
懷德海自己說,他是通過下面這種傳奇式的想法“領悟”出-4是不定方程的一個特解的:
假定當初有-4只椰子,則在其中硬拿出一只來給猴子之后,則根據(jù)正負數(shù)的減法,還剩下-4-1=-5(只),分成了五堆,每堆便有(-5)÷5=(-1)只椰子,私自藏起了一堆之后,還有四堆,每堆有(-1)只椰子,所以一共仍然是-4只椰子,這正好是回到了沒有分以前的情況。照這樣分法,不僅分五次,六次,……而可以一直分下去,都能滿足題意。因此我們看到(一4)就是一個神奇的答數(shù)。
按常理來說,每堆椰子數(shù)為“負數(shù)”是毫無意義的。但從“純”數(shù)學的觀點來看,卻是能滿足題中分配辦法的。猶如物理學中的“負質(zhì)量”或“虛功”一樣,在解決具體問題時往往有出人意料的作用。
著名物理學家、諾貝爾獎金獲得者李政道博士應邀來華講學,在訪問安徽合肥中國科大少年班時,還特別提到了這個著名的題目,可見這位世界知名學者對于青少年智力培養(yǎng)是何等的重視!